一种八足步行机器人的制作方法
【专利摘要】实用新型一种八足步行机器人由机架，曲柄摇杆机构、缩放机构所组成，曲柄摇杆机构产出运动所需的步行轨迹曲线，再通过与缩放机构串联构成组合机构将步行轨迹放大输出到机架以下，所述的八足步行机器人在行走过程中四足同时着地，对足交替着地从而实现步行动作。本实用新型在步行过程中具有跨步距离和抬腿高度大的特点，可适应较复杂路况，八只足的设计使行走过程中更加平稳可靠。
【专利说明】—种八足步行机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型所属机器人【技术领域】，特别涉及一种八足步行机器人。
【背景技术】
[0002]目前，公知的机器人在地面上运动的行式有轮式运动、履带式运动、仿生步行运动，它们都有各自的优点。对于仿生步行运动能够在复杂的非结构环境中稳定的行走，可以代替人完成许多危险的作业，在军事，月球表面探测，消防营救等行业有潜在的应用前景。长期以来，步行机器人技术一直是国内外机器人【技术领域】研究的热点之一。
[0003]如中国专利(申请号为201310166222.6)—种走行装置，它由支架、6条机械腿、传动装置一和动力装置组成；机械腿、传动装置一和动力装置都设置于支架上；所述机械腿由H0ECKEN机构、调整机构和行走臂组成，支架两侧各设置有3套H0ECKEN机构，6套H0ECKEN机构同向设置；H0ECKEN机构的动力输入端与传动装置一连接，H0ECKEN机构的动力输出端与行走臂连接；调整机构设置于H0ECKEN机构和行走臂之间，调整机构用于对行走臂的姿态进行调整，以保证行走臂始终保持平动；传动装置一受动力装置驱动。该发明一种行走装置虽然结构简单；但也有不足之处，如一个周期内行走臂的跨步距离小，抬腿高度小，这直接影响到对地面的适应能力。
【发明内容】
[0004]针对上述存在的问题，本实用新型提出解决的方法，其技术方案是:一种八足步行机器人左右两侧机构对称分布，分别为四足，单侧对足同步运动步调一致；机器人整体在行走过程中四足同时着地，对足交替着地从而实现步行动作。取单侧为研究对象，单侧有四组组合机构，组合机构由曲柄摇杆机构与缩放机构串联，实现步行轨迹的放大并将轨迹平移到机架以下。单侧四组组合机构中曲柄摇杆机构的曲柄由曲轴充当，曲柄摇杆机构中的连杆一端与曲轴上的连杆颈活动铰接，主动曲轴和从动曲轴上都是双拐曲轴，且两个曲拐夹角为180度对称分布在曲轴上，从而由主动曲轴和从动曲轴驱动四组组合机构。前两组由主动曲轴驱动和后两组从动曲轴驱动,主动曲轴与从动曲轴上装有链轮通过链条同步传动，且主动曲轴和从动曲轴在安装同步链条时要保证两曲轴上的曲拐同相位，即主动曲轴上的两个曲拐与从动轴上的对应的两个曲拐平行或重合，从而可以实现单侧的四足中对足同步运动步调一致。
[0005]由于主动曲轴与从动曲轴间通过链条同步传动,则单侧只有一个主动曲轴作为输入轴即八足步行机器人两侧各有一个输入轴。当两侧输入轴转速同向不等时(则左右两侧的触地速度不等)，实现运动过程中的左右转弯；当两侧输入轴转速反向时(则左右两侧的触地速度反向)，实现原地转弯。两侧输入轴的动力输入，可以选择机械传动也可以液压传动来完成。组合机构由曲柄摇杆机构与缩放机构串联构成，其中曲柄摇杆机构产出所需的步行轨迹(连杆曲线)，所需的步行轨迹(连杆曲线)应满足:步行轨迹需要满足水平近似匀速直线运动和抬腿的弧线运动的连杆曲线。H0ECKEN机构是可以产生该连杆曲线的一种曲柄摇杆机构。如图12所示，由于步行轨迹曲线位于机架以上，我们选用缩放机构将轨迹向下放大，同时将运动轨迹传递到机架以下，这样以来就放大了步行机器人的跨步距离和抬腿高度。如图11所示为一个组合机构的机构运动简图，图中Al处都为转动副，杆3、4、5和机架构成曲柄摇杆机构；杆6、7、8、9构成缩放机构，在缩放机构中EFHI构成平行四边形，G、E、g三点共线。
[0006]由于该组合机构只能实现固定的跨步轨迹(水平直线运功)，所以步行机构设计成多冗余度即缩放机构的上摇杆一端活动铰接在上机架上，上机架通过减震弹簧与底座机架相连，八足步行机器人在行走的过程中，当地面不平时上机架可以在一定的角度内摆动具有减震的功能，从而提闻越障能力。
[0007]本实用新型的有益效果是:上机架通过减震弹簧与底座机架相连起减震的功能，从而提高越障能力。适应较复杂路况，这对于减小路面不平对机架的振动很有利的。通过缩放机构将步行轨迹曲线放大使跨步距离变大，抬腿高度增加；巧妙地使用曲轴实现了单侧对足同步运动步调一致，机器人整体四足同时着地，对足交替着地从而实现步行动作，使八足步行机器人行走过程中更加平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:
[0009]图1是本实用新型一种八足步行机器人的结构示意图。
[0010]图2是图1中I处的局部放大视图的示意图。
[0011]图3是本实用新型一种八足步行机器人的主视图的示意图。
[0012]图4是图3中II处的局部放大视图的示意图。
[0013]图5是本实用新型一种八足步行机器人的左视图的示意图。
[0014]图6是本实用新型一种八足步行机器人的俯视图的示意图。
[0015]图7是图6中A-A剖视图的示意图。
[0016]图8是图7中III处的局部放大视图的示意图。
[0017]图9是本实用新型的主动曲轴的结构示意图。
[0018]图10是本实用新型的上机架的结构示意图。
[0019]图11是本实用新型的一个组合机构的运动轨迹曲线的示意图。
[0020]图12是本实用新型的一个组合机构的机构运动简图。
[0021]图中1.底座机架，2.上机架，3.主动曲轴，4.连杆，5.摇杆，6.上摇杆，7.支腿杆，8.上缩放杆，9.下缩放杆，10.曲轴外支座，11.摇杆支座，12.销钉，13.销钉，14.销钉，15.减震弹簧，16.弹簧上支座，17.弹簧下支座，18.支座，19.链条，20.从动曲轴，21.曲轴中间支座，22.曲轴内支座，23.从动链轮，24.主动链轮，25.连杆颈一，26.连杆颈二，27.圆柱孔一，28.圆柱孔二，29.圆柱孔三。
【具体实施方式】
[0022]在图1、图5、图6、图7中，八足步行机器人左右两侧机构对称；单侧有四组组合机构前后对称布置。
[0023]在图2中，主动曲轴3安装到底座机架I上的曲轴外支座10中，摇杆5的一端通过销钉12活动铰接在摇杆支座11上，摇杆5的另一端通过销钉14活动铰接在连杆4的中部。连杆4的一端与主动曲轴3的连杆颈二 26活动铰接，另一端与上缩放杆8，下缩放杆9的一端通过销钉13构成活动的复合铰链。在图3中上缩放杆8的另一端与上摇杆6的中部某一位置活动铰接，下缩放杆9的另一端与支腿杆7的中部某一位置活动铰接。上摇杆6的一端与上机架2的三角形底边的端点圆柱孔二 28活动铰接，另一端与支腿杆7的一端活动铰接。如图10所示，上机架2正面上的三个圆柱孔27、28、29位于等腰三角形的三个顶点上，侧面上开有用于安装弹簧上支座16对应的孔，两孔位于侧面的中间对称位置处。
[0024]在图3中主动曲轴3上的曲拐与从动曲轴20上对应的曲拐同相位，此时刻两曲轴的曲拐平行。在图4中上机架2上的圆柱孔三29活动铰接在底座机架I的支座18上，上机架2与底座机架I通过两对称的减震弹簧15支撑，减震弹簧15的一端与固定在上机架2上的弹簧上支座16活动铰接，另一端与固定在底座支架I上的弹簧下支座17活动铰接。在图5中主动曲轴3的主轴颈是通过曲轴外支座10、曲轴中间支座21、曲轴内支座22实现径向支撑固定，其中曲轴中间支座21为上下剖分式的支座。在图8中主动曲轴3通过键与主动链轮24形成固定连接，从动曲轴20通过键与主动链轮23形成固定连接；主动链轮24与主动链轮23通过链条19实现同步转动，主动链轮24与主动链轮23的大小相同。在图9中主动曲轴上有两个相同的曲拐且两个曲拐夹角为180度对称分布在曲轴上，两曲柄上都加有平衡块，主动曲轴3和从动曲轴20都做过动平衡设计。
[0025]在图12中，先由曲柄摇杆机构产生连杆曲线轨迹，再由缩放机构将连杆曲线轨迹放大并平移到底座机架以下，实现运动的输出。
【权利要求】
1.一种八足步行机器人由机架、八组曲柄摇杆机构和八组缩放机构所组成，曲柄摇杆机构产出运动所需的步行轨迹曲线，再通过与缩放机构串联构成组合机构将步行轨迹放大输出，其特征是:所述的八足步行机器人左右两侧机构对称分布，分别为四足，单侧对足同步运动步调一致；机器人整体在行走过程中四足同时着地，对足交替着地从而实现步行动作，单侧四组组合机构中前两组由主动曲轴驱动，后两组从动曲轴驱动，主动曲轴与从动曲轴间通过链条同步传动；所述的缩放机构中的上摇杆(6) —端与上机架(2)上的圆柱孔二(28)活动铰接，上机架(2)上的圆柱孔三(29)活动铰接在底座机架(I)的支座(18)上，上机架(2)与底座机架(I)通过两对称的减震弹簧(15)支撑。
2.根据权利要求1所述的一种八足步行机器人，其特征是:主动曲轴(3)和从动曲轴(20)上都有双拐曲轴，且两个曲拐夹角为180度对称分布在曲轴上。
3.根据权利要求1所述的一种八足步行机器人，其特征是:主动曲轴(3)和从动曲轴(20)在通过同步链条(19)传动时要保证两曲轴上的曲拐同相位，以保证单侧的四足中对足同步运动步调一致。
【文档编号】B62D57/032GK203528632SQ201320700216
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】李辉, 王晓进 申请人:李辉